Ti-1300F高強鈦合金絲材熱處理工藝優化

岳 旭，同曉樂，楊嘉珞，王 田，張 起，喬恩利，曹 瑞

(新疆湘潤新材料科技有限公司，新疆 哈密 839000)

Ti-1300F合金是新疆湘潤新材料科技有限公司自主研發的一種新型Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe系亞穩β型高強高韌鈦合金。該合金按照多元強化及鋁、鉬當量相匹配的原則進行設計，其鋁當量約為4.5，鉬當量約為15.8，Kβ穩定系數約為1.63，設計抗拉強度大于1300 MPa，斷裂韌性KIC大于60 MPa·m1/2，可應用于航空航天及其他民用領域的緊固件、結構件、彈簧等，具有良好的應用前景[1]。

對于亞穩β鈦合金而言，其組織和性能對熱處理工藝參數非常敏感，最主要的熱處理工藝是采用固溶+時效強化熱處理方式，在保持較高強度的條件下，使得塑性和韌性達到最佳的匹配[2-5]。本研究采用正交試驗方法，對比分析固溶溫度、時效溫度和時效時間對Ti-1300F合金組織和力學性能的影響，從而獲得該合金最優的熱處理制度，為工程化應用提供技術支撐。

1 實 驗

實驗使用的原料為新疆湘潤生產的φ6.5 mm Ti-1300F合金絲材，采用金相法測得其β相變溫度為(810±5)℃。在絲材上切取φ6.5 mm×50 mm的熱處理試樣。以固溶溫度、時效溫度和時效時間為因素，設計L16(43)三因素四水平正交試驗方案。試驗選擇的固溶溫度為740～800 ℃，保溫1 h后水冷；時效溫度為500～620 ℃，時效時間為2～12 h，時效后空冷，具體方案如表1所示。

表1 正交試驗方案

采用美特斯CMT5205萬能試驗機，按照GB/T 228.1—2010標準進行室溫拉伸性能試驗。拉伸試樣直徑3 mm，標距長度15 mm。每個方案檢測2組室溫拉伸試樣，取算數平均值作為實驗結果。測試后的試樣采用JSM-6480掃描電子顯微鏡(SEM)進行斷口形貌分析。……